二次谐波制动比率差动的原理
差动二次、五次谐波闭锁正常设定
差动二次、五次谐波闭锁正常设定下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!一、引言在电力系统中，差动保护是一种重要的保护手段。
差动保护及比率差动保护
差动保护主要是内部短路的保护，但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互感器，造成差动保护误动作。
因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作，采用了制动电流来平衡穿越电流引起差动保护的启动电流。
发电机采用机端电流作为制动电流，能在外部短路时取得足够的制动电流，又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用。
变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。
一般设有CT断线闭锁保护。
如下图：图中Ie为额定电流，Icdqd为启动电流，Ir为制动电流，Kb1为比率制动系数。
阴影部分为动作区差动保护灵敏度与启动电流、制动系数和原理之间的关系摘要：分析了差动保护的有关整定原则，明确提出了差动保护的灵敏度与许多因素有关，如定值、原理和实现方式等。
不能仅改变某一个因素(如定值)来提高灵敏度，而需要综合考虑各个因素的影响，否则适得其反。
0 引言随着继电保护技术的不断发展和进步，技术人员对保护的认识越来越深刻，对许多继电保护约定俗成的做法开始了反思。
如规程上对差动保护规定：使用比率制动原理的差动保护，不要校核灵敏度，其灵敏度自然满足。
那么这个“自然满足”的灵敏度是什么灵敏度呢?其实对发电机差动保护而言，就是在发电机机端发生两相短路，该差动继电器的灵敏度校验结果肯定能够满足要求；在现场运行过程中，经常有人将保护中的比率制动系数和比率制动斜率混淆，究竟这两个概念有什么区别，又有什么联系?标积制动原理对提高差动保护的灵敏度有什么有利的地方，它和比率制动之间又有什么关系，它们之间从根本上是否一致呢?本文就这些用户所关心的问题展开深入的分析和讨论，并阐明作者自己的观点[1,2] 。
1 差动保护灵敏度系数的定义与校验设流入发电机的电流为正方向，取继电电器差动电流Id为：式中：Iop为当时动作电流的整定值。
发电机差动保护的灵敏度是指在发电机机端两相金属性短路情况下差动电流和动作电流的比值。
此情况下，在(Iz,Id)平面上两相金属性短路的故障点应该在斜率为2的内部故障特性线的上方，而一般动作边界的制动系数不会超过1，所以按照规程中整定出来的动作边界肯定能够满足灵敏度系数Klm≥2的要求。
比率制动式差动保护
比率制动式差动保护变压器差动保护:这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护:下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV，变压器容量Sn=240000KVA,11'流过变压器高压侧的一次电流；I ” :流过变压器低压侧的一次电流；12'流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2 ”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh:高压侧电流互感器CT1变比；nl:低压侧电流互感器CT2变比；nB:变压器的变比；各参数之间的关系：11'12 ' nh I”/12 ”= nl I2 ' I2 ” I1'/l”= nh/ n 1=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障;四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图:动作电流lop 4dIopo下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；P：比率制动斜线上的任一点；e： p点的纵坐标；b： p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo,差动保护动作；当电流大于f点时, 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算岀此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。
DMP3300系列变压器保护说明书
i)故障录波功能，16套标准COMTRADE格式波形；
j)4-20mA直流电流输出；（选配功能，订货需注明）
k)打印功能，包括定值、事件和录波打印。（选配功能，订货需注明）
1.3 DMP3300系列变压器保护装置功能一览表
装置型号
（适应范围）
保护功能
测控功能
辅助功能
DMP3320
1)差动速断
2)二次谐波制动的比率差动保护
3)CT断线闭锁比率差动（可投退）
4)差流告警
5)两段三时限过流保护
1)遥测：无
2)遥信：事故总信号、，检修状态
3)积分电度：无
4)遥控：遥跳、遥合
1)故障录波
2)GPS对时
3)非电量信号和跳闸
4)打印功能
DMP3323
（适用于三圈或两圈小电流接地或不接地侧变压器后备保护）
iii.差流大于1.2倍Ie
以上条件均不满足时，延时4S报“CT断线告警”；“CT断线闭锁比例差动”控制字为ON时，比率差动元件动作后CT断线会瞬时闭锁比例差动保护,记录事件“CT断线闭锁比率差动”，Ie为I侧额定电流。
3.
图3差流越限告警逻辑框图
3.
三段复压过流保护均带有方向闭锁功能，并可投退。当线电压均小于10V时，电压取故障前的记忆电压；当PT断线后，方向元件退出，为无方向的电流保护。方向元件采用90°接线，按相启动。提供两种方向元件，可以通过投退的方式选择。
1)三段三时限复合电压过流保护（带方向、负序电压闭锁、低电压闭锁）
2)PT断线退电流保护
3)母线绝缘监视
4)过流启动风冷
5)过载闭锁有载调压
6)过负荷告警和跳闸
7)CT断线（测量、保护）
差动保护和比例差动保护原理(含图)
1.比率差动是差动电流和制动电流的制约，要考虑到励磁涌流的影响；2.差流速断是当差流过定值后不考虑制动电流直接出口跳闸，在整定时就躲过励磁涌流。
3.变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。
随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。
为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。
其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。
1.差动速断保护反映变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程为：Id>I1式中，Id为短路电流，I1差动保护定值。
Ih为高压侧电流，Il为低压侧电流TAP=（VWDG2×CT2×C）/（VWDG1×CT1）式中：VWDG1为高压侧线电压；VWDG2为低压侧线电压；CT1为高压侧CT变比；CT2为低压侧CT变比。
当相位调整选择“退”时，为外部接线补偿，C=3。
差动电流的计算方法为：Id=|Ih+ Il*TAP| ,其中Idh、Idl都为矢量。
制动电流的计算方法为：Ir= Imax |Ih、Il*TAP|。
（表示选择其中最大相）当相位调整选择“投”时，为内部软件补偿，。
C=1单加高压侧形成的差动电流的计算方法为：Idh=Ih线/3；单加低压侧形成的差动电流的计算方法为：Idl=Il*TAP；高压侧和低压侧同时施加，各相差动电流的计算方法为：Id=|Idh +Idl| ,其中Idh、Idl都为矢量。
高压侧和低压侧同时施加，各相制动电流的计算方法为：Ir=Imax |Idh、Idl|。
差动速断保护原理逻辑图如下：图6-1 差动速断保护原理逻辑图2.比率差动保护变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。
随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。
主变差动保护误动原因及对策
主变差动保护误动原因及对策作者：董春林来源：《数字化用户》2013年第26期【摘要】通过从设备选型、安装、调试、整定等方面对主变差动保护误动的原因进行分析，并提出了防止主变差动误动的对策。
【关键词】主变差动保护误动原因分析对策一、主变差动保护简述主变差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次（五次）谐波制动的比率差动保护。
不管哪种保护功能的差动保护，基本原理是反应被保护变压器各端流入和流出电流的差，在保护区内故障，差动回路中的电流值大于整定值，差动保护瞬时动作，而在保护区外故障，主变差动保护则不应动作。
（一）比率差动保护比率差动保护在变压器轻微故障时，例如匝间短路的圈数很少时，不带制动量，使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度。
而在较严重的区外故障时，有较大的制动量，提高保护的可靠性。
二次谐波制动主要区别是故障电流还是励磁涌流，因为主变空载投运时会产生比较大的励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，为了使主变不误动，采用谐波制动原理。
通过判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是主变故障还是主变空载投运，从而决定比率差动保护是否动作。
二次谐波制动比一般取0.12～0.18。
对于有些大型的变压器，为了增加保护的可靠性，也有采用五次谐波的制动原理。
（二）差动速断保护差动速断是在较严重的区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。
差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流，两者中的较大者。
定值一般取（4～14）Ie。
二、主变差动保护误动作的原因和分析主变差动保护误动作的原因，主要是因为设备选型、安装、调试、整定等不符合变压器实际运行需求造成的，下面就逐一列举、分析：（一）设备选型不合理造成主变差动保护误动作1.保护装置选型不满足运行需求。
保护原理落后，性能较差。
如大型变压器应采用谐波制动原理的而未采用，在变压器空载投入和故障恢复时励磁电流引起比率差动误动作。
变压器比率差动保护原理
在区外故障时，由于电流互感器误差、变压器接线方式及变比不同等因素，会引起不平衡 电流。整定时应躲过最大不平衡电流。
灵敏度校验
按最小运行方式下变压器低压侧两相短路时流过高压侧的电流进行校验，灵敏度应满足要 求。
调试步骤与注意事项
调试步骤 检查二次回路接线是否正确，确保电流互感器极性正确。
保护配置
比率差动保护采用二次谐波制动原理，设置合理的制动系 数和动作门槛，确保在变压器内部故障时快速动作，同时 防止外部故障时误动。
动作情况
在某次运行中，变压器低压侧发生匝间短路故障。比率差 动保护正确动作，跳开三侧开关，避免了事故扩大。
案例二：某发电厂厂用变比率差动保护应用
01
案例背景
某发电厂厂用变容量为10kV/400V，采用干式变压器。为保护厂用变
差动保护范围
差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之 间的电气设备、以及连接这些设备的导线。简单地说， 就是输入的两端TA之间的设备。由于差动保护对保护区 外故障不会动作，因此可以不考虑保护区外故障时（包 括系统短路）TA的饱和问题。对于保护区内的故障，TA 饱和会使二次电流小于实际电流，造成保护“拒动”， 后果严重。为避免TA饱和，应从两方面着手。一是在选 择TA时，变比不能选得太小，要考虑线路短路时TA的饱 和问题，一般10kV线路保护的TA变比最好大于300/5。 另一方面要尽量减少TA二次负载阻抗，尽量避免保护和 计量共用TA，缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面； 对于综合自动化变电站，10kV线路尽可能选用保护测控 合一的产品，并在控制屏上就地安装，这样能有效减小 二次回路阻抗，防止TA饱和。
02
变压器是电力系统中重要的设备之一，需要可靠的保护措施。
变压器差动保护的基本原理及逻辑图
变压器差动保护的基本原理及逻辑图1、变压器差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。
2、变压器差动保护与线路差动保护的区别：由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。
因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。
例如图8-5所示的双绕组变压器，应使8.3.2变压器纵差动保护的特点1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法（1）励磁涌流：在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。
（2）产生励磁涌流的原因因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。
但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。
此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点：①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。
③励磁涌流的波形出现间断角。
表8-1 励磁涌流实验数据举例（4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；②利用二次谐波制动原理构成的差动保护；③利用间断角原理构成的变压器差动保护；④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。
2、不平衡电流产生的原因（1）稳态情况下的不平衡电流①变压器两侧电流相位不同电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二次谐波制动比率差动的原理
摘要：对国内几起微机型主变差动保护误动原因分析，对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因，提出了防范措施。
关键词：差动保护；误动；暂态特性；线路纵差保护
电力系统中，主变是承接电能输送主要设备，作为主设备主保护微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，不断改进，还存“原因不明”误动作情况，这将造成主变非正常停运，影响大面积区供电，是造成系统振荡，对电力系统供电稳定运行是很不利。
对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因进行分析，并提出了防止主变差动误动对策。
1主变差动保护
主变差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动比率差动保护，哪种保护功能差动保护，其差动电流都是主变各侧电流向量和到，主变正常运行保护区外部故障时，该差动电流近似为零，当出现保护区内故障时，该差动电流增大。
现以双绕组变压器为例进行说明。
1.1比率差动保护动作特性
比率差动保护动作特性见图1。
当变压器轻微故障时，例如匝间短路圈数很少时，不带制动量，使保护变压器轻微故障时具有较高灵敏度。
而较严重区外故障时，有较大制动量，提高保护可靠性。
二次谐波制动主要区别是故障电流励磁涌流，主变空载投运时会产生比较大励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，使主变不误动，采用谐波制动原理。
判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是主变故障主变空载投运，决定比率差动保护是否动作。
二次谐波制动比一般取0.12～0.18。
有些大型变压器，增加保护可靠性，也有采用五次谐波制动原理。
1.2差动速断作用
差动速断是较严重区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。
差动速断定值是按躲过变压器励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起不平衡电流，两者中较大者。
定值一般取(4～14)Ie。
2主变差动保护误动作原因分析
主变差动保护误动作可能性大小，大致分为新建变电站、运行中变电站、改造变电站三个方面进行说明，这种分类方法并绝对相互区别，便于分析问题时优先考虑现实问题。
2.1新建变电站主变差动保护误动作原因分析
新建变电站主变差动保护误动作，主变差动保护误动作中占了较大比例，但这种情况误动作，一般大多主变投运带负荷试运行72h就会被发现。
现场经验，可以总结以下几方面。
2.1.1定值不合理造成主变差动保护误动作
差动速断定值和二次谐波制动比率差动定值选择不正确造成误动作。
差动速断是较严重区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。
差动速断定值是按躲过变压器励磁涌流和最大运行方式下，穿越性故障引起不平衡电流，两者中较大者。
定值一般取(4～14)Ie。
保护定值计算部门，特别是非电力系统定值计算部门，往往运行经验，将差动速断定值取为（5～6）Ie。
这样，就会造成主变空载合闸时断路器出现误跳。
比率差动是当变压器内部出现轻微故障时，保护不带制动量动作跳开各侧断路器，使保护变压器轻微故障时具有较高灵敏度；而区外故障时，一定比率进行制动，提高保护可靠性；同时利用变压器空载合闸时，产生二次谐波量来区别是故障电流励磁涌流，实现保护制动。
一般差动电流和制动电流都额定情况下计算到，但现场变压器却一般运行方式下，电流互感器变比、同时系数、计算误差影响，就会导致变压器实际运行时形成一定差电流，导致比率差动保护误动作。
二次TA接线方式整定值选择不正确造成误动作。
微机保护来说，实现高、低压侧电流相角转移由软件来完成，高压侧是采用Y型接线采用△型接线，都能到正确差动电流，和传统常规继电保护比较，实际运用更方便、灵活，但也是这种灵活性、方便性，往往导致现场差动保护误动作。
变压器差动保护来说，二次TA接线方式整定值选择不正确，就不能实现高压侧相角转移，高低压侧差电流正常运行情况下就不能平衡，造成差动保护误动作。
2.1.2接线错误造成主变差动保护误动作
TA极性接反导致误动作。
微机保护来说，实现差动电流计算由软件来完成，是采用加算法采用减算法都能到差动电流。
从电磁感应知道，TA有极性，也就是同名端，主变差动回路TA同名端指向母线侧指向变压器，将对差动电流计算结果正确与否有直接影响。
相序接反导致误动作。
电力系统正常相序为正序，也就是以A相为基准，B相比A相超前120°，C相比A相滞后120°。
主变任意一侧TA出现相序接错情况，就会形成差电流，导致主变差动保护误动作。
TA中性线没有一点接原则接线导致误动作。
差动保护二次电流回路接时，包括各侧TA二次电流回路，必须一点可靠接于接网。
一个变电站接网各点并非绝对等电位，不同点之间有一定电位差，当发生区外短路故障时，有较大电流流入接网，各点之间将会产生较大
电位差。
差动保护二次电流回路接网不同点接，接网中不同接点间电位差，产生电流将会流入保护二次回路，这一电流将可能增加差动回路中不平衡电流，使差动保护误动作。
高低压侧断路器操作回路存寄生现象导致误动作。
对采用两套独立运行双直流系统变电站，当高低压侧断路器操作回路存寄生现象，亦即两套直流系统之间存寄生回路时，容易造成保护误动。
广东220kV东湖变电站曾该原因，导致连续两次主变保护误动作事故。
2.2运行中变电站主变差动保护误动作原因分析
运行中变电站出现差动保护误动作少见，但一个变电站来说，这种误动作情况经常性出现，要满足一定条件，变电站正常运行是很长时间以后才会出现，现就现场经验，总结以下几个方面原因。
P类TA暂态饱和特性导致差动保护误动作。
TA饱和实际就是铁芯中磁通达到饱和，TA分为P和TP两大类。
P类TA要求稳态情况下不饱和，而TP类TA则要求稳态和暂态情况下都不饱和。
当采用P类TA时，当外部存故障，外部故障切除瞬间，外部存间歇性短路情况等，均容易导致主变差动保护误动作。
从国内多起主变差动保护误动作实例，也到进一步证明。
变压器低压侧真空断路器绝缘性能不良时，会导致差动保护误动作。
2.3改造变电站主变差动保护误动作原因分析
TA变比提供不准确造成差动保护误动作。
更换TA后，主变各侧TA不匹配，造成差动保护误动作。
为使主变差动回路选用TA，均是能躲过暂态饱和特性，变电站改造更换TA过程中，忽视了这一点，将TA更换成P类同时将两侧TA更换为P类，这样外部故障存时，当满足一定条件时，必然将导致主变差动保护误动作。
3防止主变差动保护误动作对策
新建变电站和改造变电站那些原因造成主变保护误动情况，应严格国家相关标准、文件厂家说明书执行，每一个流程均需要严格把关。
特别是主变初次投运，一定要带负荷查看差电流，现场负荷情况再适当调整定值。
P类TA暂态饱和特性造成主变差动保护误动作，可采下几点改进方法：
采用D类、PR类带气隙是TPY类，是电流变换器等抗暂态饱和TA；
提高微机继电保护装置抗饱和能力，特别是抗暂态饱和能力。